مکانیک هوا فضا
سال:1393 | دوره:10 | شماره:1 |تعداد مقالات:11

در این مقاله مدل سازی دینامیکی یک صفحه پایدار ژیروسکوپی سه محوره با لحاظ کردن حرکات زاویه ای جسم حامل بررسی شده است. پس از بررسی مدل های به دست آمده، ابتدا پاسخ آزاد سیستم و سپس پاسخ حلقه بسته سیستم تحت کنترلرهای خطی PID و LQR، شبیه سازی و بررسی شده است. نتایج حاصل در این مقاله نشان داده که با انتخاب صحیح ماتریس های وزنی، کنترلر LQR از قابلیت بهتری نسبت به PID در پایدارسازی سکوی ژیروسکوپی برخوردار است و سکو را در زمان کم و با میرایی بالا، پایدار می نماید.

در این مقاله قوانین کنترل دینامیک طولی خودرو برای خودروهای سواری توضیح داده شده است. به منظور کنترل سرعت خودرو در بزرگراه ها و کنترل فاصله خودرو در ترافیک شهری، یک سیستم کنترلی طراحی شده است که با استفاده از کنترل دریچه گاز و پدال ترمز می تواند فاصله و سرعت خودرو را کنترل نماید. به این منظور مدل دینامیکی کاملی از دینامیک طولی خودرو، شامل موتور و سیستم انتقال حرکت آورده شده است. کنترلر شامل یک الگوریتم کنترل سرعت و یک الگوریتم کنترل فاصله است. قانون کنترلی پیشنهادی، پروفیل شتاب مطلوب، منطق انتخاب گاز - ترمز و یک الگوریتم کنترل گاز - ترمز را در خودروی کروز کنترل تطبیقی ارائه می دهد. عملکرد کنترلر سرعت و فاصله خودرو در موقعیت های مختلف، به صورت رضایت بخشی پاسخ داده است. استفاده از این قوانین باعث افزایش راحتی رانندگی و امنیت سرنشینان شده است.

در مقاله حاضر پاسخ دینامیکی (ارتعاشات گذرای) یک تیر ساندویچی سه لایه با شرایط مرزی لولایی و الاستومر مگنتورئولوژیکال در لایه میانی تحت بارگذاری های گذرای دلخواه بررسی شده است. الاستومر مگنتورئولوژیکال استفاده شده در این مدل سازی به صورت یک ماده ویسکوالاستیک با مدل کلوین ویت مدل شده است. اصل همیلتن همراه با معادلات کلاسیک تیر اویلر برنولی و معادلات سازگاری خطی شده تیرهای ساندویچی با هسته انعطاف پذیر در جهت عرضی برای استخراج معادلات حرکت کوپله دینامیکی و شرایط مرزی مربوطه به کار گرفته شده است. همچنین برای حل مساله گذرا تحت بارگذاری های دلخواه (ضربه، بار متحرک و بار گسترده هارمونیک) و میدان های مغناطیسی مختلف از سری فوریه به همراه الگوریتم معکوس تبدیل لاپلاس داربین استفاده شده است. برای اعتبارسنجی مساله از مقایسه حالت های حدی خاص با حل های موجود استفاده شده است.

معادلات غیرخطی شیرهای کنترل جریان اسپولی، دبی های کنترلی را از طریق پورت های شیر به پارامترهای آن مرتبط می سازند. این معادلات حالات شیرهای مرکز بحرانی، فراانطباقی و فروانطباقی را پوشش می دهند. عدم تساوی عرض اسپول ها و موقعیت خنثای نامتعارف اسپول های شیر نیز می تواند با استفاده از این مدل شبیه سازی شود. علاوه بر این، مدل ساده شده شیر کنترل جریان اسپولی با فرضیاتی می تواند برای سهولت تحلیل مورد استفاده قرار گیرد. در این مقاله دقت مدل کاملا غیرخطی در مقایسه با مدل ساده شده متعارف مورد تحلیل قرار -می گیرد. بر اساس مدل خطی مرتبه دوم یک سیستم سروهیدرولیک، آنالیز ابعادی مدل کاملا غیرخطی شیر نشان می دهد که دقت مدل مستقل از انتخاب یک دسته خاص از پارامترهای آن است. در واقع، خطای مدل برای یک مقدار معین از ضریب میرائی هیدرولیکی به مقادیر پارامترهای مدل وابسته نیست، به گونه ای که ترکیب این پارامترها منجر به یک ضریب میرائی ثابت می شود. بنابراین دقت مدل می تواند از قبل به کمک شبیه سازی تعیین شود. این نکته می تواند انعطاف پذیری بالایی را در اختیار طراح سیستم کنترل هیدرولیک قرار دهد تا از امکان استفاده از مدل ساده شده شیر بدون تعیین خطاهای مدل سازی اطمینان حاصل نماید. به دلیل اینکه سیستم های هیدرولیکی به ندرت فراتر از محدوده فرکانسی مورد نظر به حرکت در می آیند، می توان نتیجه گرفت که برای بسیاری از کاربردها، مدل ساده شیر بیان دقیقی ازدینامیک شیر را می تواند فراهم سازد.

فرمان گیری بهبود یافته و پایداری مطلوب، دو جنبه مهم فرمان پذیری خودرو هستند. در این پژوهش، کنترلر بهینه غیر خطی مجهز به تخمینگر برای کنترل تغییرات زاویه چرخش (Yaw) از طریق اعمال فرمان اصلاحی به سیستم فرمان و نسبت به ورودی فرمان راننده، طراحی و اعمال شده است. برای اعمال کنترل مناسب از سیستم فرمان SBW (سیستم فرمان سیمی) استفاده شده است. به این منظور ابتدا یک مدل چهار درجه آزادی غیر خطی با متغییر های حالت زاویه غلت، سرعت طولی، نرخ زاویه چرخش و سرعت جانبی توسعه داده شده است. به منظور طراحی کنترلر که بر پایه مدل است با ساده سازی های منطقی به یک مدل ساده تر دست یافته شده است. در مدل ساده شده با 2 درجه آزادی خطی متغییرهای حالت نرخ چرخش و سرعت جانبی به عنوان متغییرهای حالت اصلی در فرمان پذیری استفاده شده است. برای بررسی رفتار سیستم کنترلی، ورودی کنترلی بهنیه به کمک روش همیلتون با توجه به مدل ساده شده، طراحی شده است. این کنترلر به سیستم 4 درجه آزادی خودرو که بر پایه اطلاعات خودرو Jeep Cherokee صحه گذاری شده، در جاده خشک و جاده با اصطکاک کم (خیس) اعمال شده است. به کمک شبیه-سازی تاثیر سیستم کنترلی بهینه SBW در مقایسه با شرایط خودرو بدون کنترلر مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته و در نتیجه رفتار چرخشی خودرو بهبود یافته است. به این ترتیب زاویه فرمان اعمالی از طریق راننده به کمک سیستم کنترلی اصلاح می شود. در انتها یک سیستم سخت افزار در حلقه برای شبیه سازی کنترل خودرو به کار گرفته شده است. در این سیستم ECU کنترلی سیستم فرمان به رایانه متصل شده و خروجی های قابل اندازه گیری مدل را به عنوان ورودی دریافت می کند. این کنترلر می تواند خودرو را در شرایط جاده برفی و آزمون سینوسی به خوبی پایدار کرده و عملکرد مشابه کنترلر در شبیه سازی رایانه ای نشان می دهد.

در این مقاله امواج لم ایجاد شده با تحریک لایه پیزوالکتریک متصل به سازه برای شناسایی عیوب سطحی و زیرسطحی استفاده می شود. لایه پیزوالکتریک در لحظه اولیه به صورت محرک عمل می کند تا امواج لم را در سازه ایجاد کند و سپس این لایه پیزوالکتریک به عنوان حسگری عمل می کند تا انعکاس امواج لم از سطوح مختلف سازه را شناسایی کند. مدل اجزای محدودی برای تحلیل پاسخ لایه پیزوالکتریک و سازه تحت اثر سیگنال تحریک ارائه می شود و انتشار دو دسته امواج لم متقارن و پادمتقارن در سازه شبیه سازی می شود که با سرعت های مختلف نسبت به یکدیگر منتشر می شوند. انعکاس امواج لم در اثر برخورد با سطوح خارجی سازه یا سطوح عیوب داخلی آن با استفاده از مدل ارائه شده شناسایی می شود. عملکرد این روش برای سازه با یک یا دو شیار عرضی بررسی می شود که پهنای شیارها در مقایسه با ابعاد سازه بسیار کوچک است تا ترک عرضی در سازه را شبیه سازی کند. نتایج این تحلیل نشان می دهد که امواج لم ایجاد شده نسبت به این شیارهای عرضی بسیار حساس بوده و از انعکاس های آن می توان با دقت مناسبی موقعیت عیوب سطحی و داخلی سازه را شناسایی کرد.

در این مقاله ارتعاشات عرضی تیر اویلر - برنولی با وجود قید اصطکاک خشک ضعیف در شرایط تکیه گاهی مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به اینکه نیروی اصطکاک در شرایط مرزی به عنوان یک عامل غیرخطی نقش ایفا کرده و باعث غیرخطی شدن پاسخ می شود، فرکانس های طبیعی نیز برخلاف سیستم های خطی دچار تغییر شده و تابعی از نیروی اصطکاک می شود که خود نیروی اصطکاک در تکیه گاهها نیز تابعی از پارامترهای دیگر است. محاسبه فرکانس های تیر و مدل سازی مناسب این شرایط مرزی همواره مورد علاقه پژوهشگران و محققان بوده است. در پژوهش حاضر با مدل سازی نیروی اصطکاک با استفاده از مدل غیرخطی الاستیک- پلاستیک والانیس و مدل کلاسیک اصطکاک کولمب نیروی اصطکاک در تکیه گاهها مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل مساله از روش شکل مودهای فرضی استفاده شده و معادلات به دست آمده با استفاده از روش عددی رانج-کوتا مرتبه 4 حل شده و این دو مدل با هم مقایسه شده اند. برای اعتبارسنجی نتایج از آزمایش مودال استفاده شده است. در نهایت با استخراج پارامترهای مدل والانیس نشان داده شده که این مدل، انطباق خوبی با نتایج آزمایش دارد. با توجه به ضعیف بودن نیروی اصطکاک موجود در بستر، اثر نرم شوندگی در نمودارهای پاسخ فرکانس مشاهده شده است.

در این مقاله یک قانون هدایت نوین برای کانال سمت رهگیر های آشیانه یاب طراحی شده است. به دلیل استفاده از تئوری کنترل مد لغزشی، از معادلات غیرخطی حاکم بر هندسه درگیری استفاده شده و شتاب هدف نیز به عنوان نامعینی در نظر گرفته می شود. در این صورت نیازی به اندازه گیری یا تخمین دقیق مانور هدف در حین پرواز نبوده و تنها از کران بالای آن استفاده می شود. طبق ایده ناوبری موازی از نرخ چرخش خط دید بین رهگیر و هدف برای تعریف متغیر لغزش استفاده شده و قانون کنترل طوری طراحی می شود که این متغیر لغزش در مدت زمان محدودی به صفر برسد. برای تولید سیگنال کنترل هموار و حذف نوسانات آن، بخش ناپیوسته قانون هدایت با یک تابع پیوسته تقریب زده شده است. تنظیم صحیح پارامترهای کنترل کننده ، باعث کاهش نیروی کنترل، زمان پرواز و تلفات سرعت رهگیر می شود. نتایج شبیه سازی های گوناگون در حضور دینامیک واقعی سیستم کنترل یک رهگیر آشیانه یاب نشان می دهد که در مقایسه با روش های دیگر از جمله هدایت تناسبی، الگوریتم طراحی شده دارای کارایی بیشتری بوده و قادر است اهداف مانوردار را شکار کند.